Jaka jest odporność stali nierdzewnej 1.4301 w środowisku agresywnym (pompownia ścieków) gdzie mierzone poziomy siarkowodoru wynoszą od 4-10ppm.
Jaka jest odporność stali nierdzewnej 1.4301 w środowisku agresywnym (pompownia ścieków) gdzie mierzone poziomy siarkowodoru wynoszą od 4-10ppm.
Czy w takim środowisku ww. gatunek stali może ujawniać oznaki korozji już po 3 miesiącach pracy?
Pytanie drugie to jak sobie radzić z powierzchniami urządzeń z 1.4301 kiedy już korozja je zaczyna "nadgryzać".
Czy lepsze będzie wytrawienie i nowa pasywacja czy mleczko typu Pelox plus 3000 zapobiegnie dalszym ogniskom korozji?
A może lepsza by była np. pasywacja natryskowa?
Bardzo proszę o odpowiedzi na powyższe pytania.
p.s. czy w certyfikatach/dokumentach/aprobatach producentów stali nierdzewnych są zawarte informacje w jak bardzo korozyjnym środowisku ich wyroby mogą pracować? Czy jest gdzieś podane graniczne stężenie siarkowodoru i ile ono wynosi?
p.s.2. zdaję sobie sprawę, że oprócz siarkowodoru są również inne czynniki jak zapylenie czy wilgotność. O ile zapylenia w pomieszczeniu nie ma dużego o tyle w okresie zimowym ciepłota ścieków jest zazwyczaj wyższa niż temp. otoczenia więc siłą rzeczy wilgotność w pomieszczeniu jest spora. Mówimy ciągle o warunkach panujących na pompowni głównej oczyszczalni ścieków komunalnych.
Zastosowanie stali nierdzewnych w instalacjach oczyszczalni ścieków szeroko omówiono w publikacjach:
Stale nierdzewne zarówno Cr-Ni typu 1.4301/1.4307 (AISI 304/304L) jak i z dodatkiem molibdenu typu 1.4404/1.4404 (AISI 316/316L) mogą ulegać korozji przy dużej wilgotności środowiska bogatego w opary siarkowodór (H2S) oraz inne zanieczyszczenia, głównie chlorki. Wynika to z silnego działania depolaryzacyjnego siarkowodoru na powierzchnię stali nierdzewnej, co sprzyja inicjacji korozji wżerowej. Korozji sprzyjają także przestrzenie, gdzie wilgotne opary będą gromadzić się i ulegać kondensacji. Generalnie zaleca się stosowanie stali z dodatkiem molibdenu dla wszystkich instalacji oczyszczalni ścieków, gdzie może występować siarkowodór. W celu uniknięcia ryzyka wystąpienia korozji w obecności H2S wskazane jest zastosowanie gatunków zawierających molibden typu 1.4404 lub 1.4401. Ponadto gatunki typu duplex (austenityczno-ferrytyczne) są szczególnie odporne na ten typ korozji do ciśnienia medium H2S (>1 bar) i wysokich temperatur (>60° C).
W publikacji [1] przedstawiono przykłady różnych urządzeń pracujących w systemach oczyszczalni ścieków wraz z podaniem środowiska pracy, i tak na przykład dla etapu gromadzenia ścieków (pompy, rurociągi, drabinki, elementy złączne, zasuwy nożowe), gdzie środowisko pracy to instalacja podziemna z częścią znajdującą się w zabudowaniach i budynkach: powietrze zamknięte (o dużej wilgotności bliskiej wilgotności nasycenia i zwartości H2S (20 do 30mg/l (20 do 30ppm), a przestrzeń jest generalnie mało wietrzona to zalecanym materiałem jest stal typu 1.4404.
Najskuteczniejszym rozwiązaniem w przeciwdziałaniu korozji w obecności oparów siarkowodoru jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji pracujących instalacji oraz zastosowanie stali z dodatkiem molibdenu, tj. 1.4401/1.4404. Istotne znaczenie ma także okresowa konserwacja w przypadkach gdzie trudno jest z użyciem systemów wentylacji całkowicie wyeliminować zjawisko wykraplania się na powierzchni stali nierdzewnej wilgoci z rozpuszczonym siarkowodorem. W takim przypadku powierzchnie należy cyklicznie czyścić - samo zmywanie strumieniem czystej wody eliminuje skoncentrowane na powierzchni kwaśne kondensaty. Cykliczna pasywacja z użyciem dedykowanych środków o charakterze lekko trawiącym i pasywującym dla powierzchni stali nierdzewnej też powinna być wykonywana. Częstotliwość tych zabiegów należy określić na bazie panujących warunków pracy i trudno jest jednoznacznie określić jednorodny czas dla wszystkich elementów, ale od 3 do 6 miesięcy to okres jaki może zabezpieczyć materiał przed rozwojem zjawisk korozji lokalnej.
Na podstawie powyższych zaleceń użytkowania stali nierdzewnych w instalacjach ścieków można odpowiedzieć na pierwsze pytanie: niestety tak stal nierdzewna typu 1.4301 może ulec korozji w środowisku, gdzie mierzone poziomy siarkowodoru wynoszą od 4-10ppm już po 3 miesiącach pracy. Trudno jednak jednoznacznie potwierdzić, czy jest to wynik podanego stężenia siarkowodoru czy bardziej warunków eksploatacji, które sprzyjają akumulacji wilgoci na powierzchni elementów i braku ich cyklicznej konserwacji.
Efekt wystąpienia korozji stali nierdzewnej jest sumą różnych czynników, w tym stężenia siarkowodoru w oparach, podatności do wykraplania się go w wilgotnych skroplinach na elementach instalacji, wentylacji tej instalacji jeżeli jest umieszczona w zamkniętych budynkach, kształtu elementów (mogą sprzyjać lub przeciwdziałać akumulacji osadów). Kolejny czynnik to sam materiał stali nierdzewnej. Pomimo powszechnego użytku w instalacjach wodnych, oczyszczalniach ścieków gatunek stali typu 1.4301/1.4307 nie jest odporny na wszystkie z panujące tam warunki eksploatacji. W wielu przypadkach należy stosować bardziej stopowane gatunki stali, czyli 1.4401/1.4404 oraz stale typu duplex 1.4462. zalecenia opracowane na bazie doświadczeń praktycznych, opisane w publikacjach [1], [2] nie zalecają stosowania stali typu 1.4301/1.4307 dla warunków gdzie może występować siarkowodór, z wyjątkiem elementów eksploatowanych na wolnym powietrzu, np. gatunek 1.4307 na elementy pokryw, ramy obudowy urządzeń do oczyszczania wstępnego.
Ponadto w każdy przypadku stal nierdzewna wymaga cyklicznej konserwacji, którą można zapewnić w sposób naturalny – elementy wystawione na naturalne zmywanie przez deszcz lub trzeba ją wykonywać samodzielnie. Przymusowa cykliczna konserwacja to w większości przypadków zmywanie powierzchni wodą z nagromadzonych na powierzchni osadów. Dla widocznych na powierzchni przebarwień korozyjnych stosuje się środki o charakterze pasywującym. Z powodzeniem dla elementów eksploatowanych można użyć środka typu Pelox plus 3000. Środek ten usunie z powierzchni widoczne przebarwienia i jest to właśnie środek jaki można stosować cyklicznie do konserwacji stali nierdzewnej. Usuwa on efekty korozji powierzchniowej stali nie eliminuje jednak przyczyny ich powstawania, których należy szukać w warunkach eksploatacji (wentylacja, gromadzenie się osadów, itd.). Zabiegi chemicznej obróbki powierzchni – wytrawianie, pasywacja z powodzeniem można wykonać w sposób natryskowy. Takie techniki obróbki chemicznej stosują bardziej agresywne – o silniejszym działaniu środki chemiczne i a ich zastosowanie wymaga odpowiednich środków ostrożności (ochrona środowiska, BHP). Wykonanie natryskowej obróbki powierzchni najlepiej jest więc zlecić firmie specjalistycznej, która zapewni odpowiedni poziom wykonania usługi i odbierze zużyte środki chemiczne po wykonaniu obróbki. W kwestii typu koniecznej obróbki oraz metod cyklicznego czyszczenia również najlepiej skonsultować się z taką firma, która na podstawie doświadczenia i obserwowanych oznak korozji w danej instalacji zaleci dalsze działania i ich częstotliwość [3].
Ad ps.
Odnośnie do środowisk pracy producenci stali nierdzewnych publikują tablice odporności korozyjnej z podaniem najbardziej popularnych środowisk chemicznych. Należy pamiętać, że są to środowiska czystości laboratoryjnej i w realnych środowiskach pracy odporność korozyjna stali może być inna. Generalny problem z korozją stali nierdzewnych polega na tym, że ulegają one korozji lokalnej (wżerowej, szczelinowej, międzykrystalicznej, itd.). Publikowane tablice odporności korozyjnej uwzględniają warunki korozji równomiernej, czyli materiał w sposób równomierny rozpuszcza się w danym środowisku, co umożliwia obliczenie naddatku na korozję dla elementu. W przypadku korozji lokalnej zjawiska zachodzą lokalnie na bardzo niewielkim obszarze elementu, np. punktowo pod warstwą osadu na powierzchni, gdzie warstwa pasywna stali nierdzewnej nie może się odbudować przy stałym oddziaływaniu zanieczyszczeń chlorkowych i z czasem zostaje przerwana doprowadzając do rozwoju wżerów, które mogą spenetrować całą grubość elementu. Podobnie wpływa obróbka powierzchni po przetwarzani, np. po spawaniu. Nieodpowiednio oczyszczone spoiny z przebarwień spawalniczych są bardziej narażone na rozwój korozji wżerowej i szczelinowej, niż powierzchni obrobione mechanicznie i chemicznie do jednorodnej powierzchni.
Dla siarkowodoru (H2S) producenci stali nierdzewnych [4], [5] podają, że dla wilgotnego gazu lub nasyconego roztworu (skropliny nasycone w siarkowodór) przy temperaturze 20°C stal gatunku 1.4307 (AISI 304L) może ulegać korozji z szybkości 0.1 - 1.0 mm/rok i jednocześnie występuje zagrożenie korozji 3.żerowej i szczelinowej. Dla powyższych warunków pracy jako gatunek bezpieczny (szybkość korozji poniżej 0,1 mm/rok) uznaje się stal typu 1.4404 (AISI 316L).
Ad ps2.
Wilgotność zamkniętych pomieszczeń, gdzie eksploatowana jest stal nierdzewna ma decydujący wpływ na rozwój zjawisk korozji powierzchni. Tak jak omówiono to wcześniej i podano w publikacjach [1], [2], w każdym przypadku należy dbać o odpowiednią wentylację dla zmniejszenia efektów wykraplania się wilgoci na powierzchniach elementów ze stali nierdzewnej, tym bardziej jeżeli w środowisku występują opary siarkowodoru.
Literatura
[1]. Poradnik zastosowania stali nierdzewnej w oczyszczalniach ścieków
http://www.stalenierdzewne.pl/97/poradnik-zastosowania-stali-nierdzewnej-w-oczyszczalniach-sciekow
[2]. Stale nierdzewne w instalacjach oczyszczania ścieków
http://www.stalenierdzewne.pl/63/stale-nierdzewne-w-instalacjach-oczyszczania-sciekow
[3]. Chimimeca Polska, www.chimimeca.pl
[4]. Sandvik, Technical Center, Corrosion Tables, https://www.materials.sandvik/en/materials-center/corrosion-tables/
[5]. Outokumpu.com, Corrosion Tables, https://secure.outokumpu.com/steelfinder/corrosion/